无线Ad Hoc网络功率控制研究

无线Ad Hoc网络是一个能量受限网络,网络中的节点依靠有限的电池能源供电,任何一个节点的能量耗尽,都会影响整个网络的性能.功率控制技术不但可以解决无线Ad Hoc网络的节能问题,同时还能够提高网络的性能.本文讨论了无线Ad Hoc网络中功率控制的作用、原则和要求,功率控制对整个系统的影响以及功率控制的研究进展.最后给出了无线Ad Hoc网络中功率控制的发展方向.     

Ad Hoc网络跨层功率统一管理框架的设计

从MANET网络中能量控制的关键问题功率控制着手,阐述了目前功率控制的发展现状。指出目前的功率控制机制可节省网络能量消耗,但由于分层设计模式,各层之间的功率控制机制存在层与层之间协作难的问题,导致功率控制效率低下。文中将MobileMan跨层思想引入到MANET网络功率控制上,设计出基于跨层协同的功率控制构架,较好解决了分层的功率控制存在的问题。     

无线传感器网络功率控制的路由协议改进

路由技术是传感器网络的核心技术之一。针对无线传感器网络节点能量有限、节能至关重要的特点,提出基于功率控制的无线传感器网络路由协议。结合自由空间传播损耗模型和双径传播模型,导出了节点最优发送功率。考虑网络层路由选择与物理层功率控制,在AODV协议帧中附加了一个字段,即在路由请求与回答报文中加入了最优发送功率。仿真结果表明,在保证低延迟和高吞吐量的前提下,该方法降低了网络能量消耗,延长了网络生存时间。     

基于单神经元PID的WSNs邻居节点级功率控制算法

针对无线传感器网络(WSNs)中功率控制算法不能实时地调整节点功率和能量消耗较大等问题,提出了一种基于单神经元PID的邻居节点级功率控制算法.该算法结合WSNs传输功率模型,通过实时地控制邻居节点的数量,调整每个节点的功率,动态控制网络的能耗.仿真结果表明:该算法能根据网络连通性要求调整传感器节点的功率,实时性好,收敛速度快,有效地降低了网络的整体能耗.     

Ad Hoc网络跨层功率统一管理框架的设计

从MANET网络中能量控制的关键问题功率控制着手．阐述了目前功率控制的发展现状。指出目前的功率控制机制可节省网络能量消耗，但由于分层设计模式，各层之间的功率控制机制存在层与层之间协作难的问题，导致功率控制效率低下。文中将MobileMan跨层思想引入到MANET网络功率控制上，设计出基于跨层协同的功率控制构架，较好解决了分层的功率控制存在的问题。     

Ad Hoc网络的能量保护策略

随着无线通信的日益发展,无线自组织网络正逐渐从军用扩大到民用等诸多领域.但是无线自组织网络一般由电池供电,由于提高电池容量的技术进步缓慢,功率控制是一个重要的研究课题.文章简要介绍了能量保护策略在Ad Hoc网络中所起的作用,对功率控制机制进行了分类,并对一些主要的功率控制协议进行了介绍.对不同的功率控制机制的性能进行了比较,最后阐明了Ad Hoc网络功率控制机制研究的发展趋势.     

Ad Hoc无线网络功率控制综述

随着无线通信的日益发展．不需要任何基础设施或集中管理的移动Ad hoc网络正逐渐从军用扩大到民用等诸多领域，如无线办公LAN，家庭设备网络，传感器网络等。灵活方便的无线通信一般由电池供电，但是电池技术的缓慢进步使得电池功率成为移动Ad hoc网络中一种受约束的资源．功率控制问题是一个重要的研完课题。移动Ad hoc网络中功率控制大致可分为三类：传输功率控制、功率路由和低功率模式，本文对此作了总结、阐述。重点是从分层的角度对传输功率控制进行阐述，同时分析了功率控制问题中尚未解决的问题，为进一步的研究提出了新的课题和思路。     

随机功率控制在分簇结构无线传感器网络中的应用

分析了分簇结构无线传感器网络中随机功率控制的成功通信概率,并提出由网络对成功通信概率的要求来决定簇内通信时节点发送功率的最大值和最小值。仿真数据表明,在节点密度较高的分簇结构无线传感器网络中,随机功率控制与固定功率控制相比,有更高的能量效率。     

功率受限的无线网络的传输速率控制

无线自组织网络是没有预置基础设施支撑的自组织可重构的自治网络.由于需要克服远近效应问题、干扰问题以及提高信道的空间复用度,并且为了降低网络节点的能耗,提高网络的生存时间和系统的能量效率,网络节点的发射功率受到限制.因此,如何在功率受限的情况下保证网络数据传榆性能,成为无线网络的关键问题.提出了功率受限的无线自组织网络模型,该模型用发送功率的凸函数作为度量效用的指标之一,更加贴切地反映了网络节点功率受限的特点.采用对偶分解的方法求解模型,得到分布式算法,协调节点的传输功率和数据速率,达到全网效用最大化.最后用具体的拓扑和效用函数进行仿真,验证了算法的收敛性,并考察传输速率和功率的关系对网络性能的影响.     

移动Ad hoc网络中功率控制的现状和发展方向

E-mail:wenkaikai@21cn.com摘要在移动Adhoc网络(MANET)中,节点兼备主机和路由器的功能,各个节点协同工作维持网络的连接性。由于能量的限制,网络面临生存周期、无线资源利用率以及时延等几方面的挑战,这使得Adhoc网络中的功率控制成为当前的研究热点。文章分析了功率控制对网络性能的影响以及目前功率控制的主要方法,并在文章的最后指出功率控制研究的发展方向。     

面向移动自组网的分布式认知MAC协议改进设计

针对移动自组网MAC协议未考虑节点移动性、缺乏功率控制机制、算法开销较大等问题,改进设计基于信道可维持时间的分布式认知MAC协议。新协议建立了节点存储信息结构,根据节点功率与移动速度的关系,构建信道可维持时间模型,并改进信道感知和数据传输算法,增加移动性和信道增益考虑,降低速度和功率对信道感知的影响,提高协议对移动性的适应能力。结果表明,对于中低速网络而言,该协议在不增加控制开销的基础上,丢包率、时延和频谱利用率等性能得到较大改善。     

一种基于忙音的双信道AdHoc网络功率控制协议

文中提出了一种新的基于忙音的双信道AdHoc网络功率控制协议,将数据包和控制包分开在不同的信道上传输,通过两个节点间控制包的交换来计算数据包的发送功率,采用忙音脉冲来广播冲突信息,减少了能量消耗。仿真结果显示,这种协议在提高网络容量,节约能量方面都取得了很好的效果。     

一种基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议

提出了一种新的基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议,通过2个节点间控制包的交换来计算数据包的发送功率,采取时分复用的方式将同一节点附近的控制包和数据包分开传输,避免了冲突,减少了能量消耗。仿真结果显示:这种协议在提高网络容量、节约能量方面都取得了很好的效果。     

无线传感器网络多信道MAC协议研究

信道接入协议是无线传感器网络的研究重点之一,对网络的性能起着决定性的作用。采用一种基于随机访问模式的多信道接入的无线传感器网络MAC协议,将信道分为一个控制频道和N组数据频道。在控制频道上,参考图论的点着色原理给节点分配数据频道;在数据信道上,动态调整节点发射功率,并利用载波侦听芯片适时唤醒节点收发数据。实验表明,这种多信道、低功耗的MAC协议可以显著降低节点功耗,增加频率的空间复用度。     

LPR MAC:一种采用并行协商机制的低功耗多信道MAC协议

本文通过分析不同类型的多信道MAC协议的特点,指出了并行协商类多信道MAC协议存在的消失节点问题和通信竞争问题。针对上述问题,基于无线传感器网络节点的能量有效性,本文提出了一种新的多信道MAC协议：LPR MAC。本协议采用全网同步,时间上划分为多个时间片,节点在网络建立时随机选择某个时间片作为自己的固定接收周期,在接收周期按各自的伪随机序列在多个信道之间进行跳跃,并行协商,在其余时间片休眠。仿真结果表明,该协议减少了通信竞争程度,降低了能量消耗。     

基于蚁群算法和BP神经网络的信道分配策略的研究

研究无线传感器网络信道分配策略的主要目标是提高网络吞吐量和容量,减小网络的传输时延,最大限度的利用有限的网络带宽资源。多信道MAC协议的应用,可以有效地提高网络通信的可靠性和吞吐量,以及解决由于信道受干扰而造成的网络瘫痪等问题。根据无线传感器网络多信道的特点提出了一种基于蚁群算法的动态反馈负载均衡信道分配策略。本策略首先应用BP神经网络对信道负载情况进行预测,然后通过基于蚁群算法的负载均衡算法对信道进行筛选,最后利用最大离散化算法进行信道分配。在NS2平台下对所设计的协议进行了仿真实现,并与应用最为广泛的多信道MMAC协议以及SMAC进行了对比分析。根据仿真结果可知,本文设计的MAC协议在网络吞吐量、网络传输时延等性能方面比MMAC协议及SMAC都有了很大程度的提升。可以有效减小网络传输时延,提高网络吞吐量和抗干扰能力。     

基于局部离群点检测算法的电力通信网络拥塞安全控制方法

针对电网运行数据堵塞程度较高,传输安全性较差的问题,提出了基于局部离群点检测算法的电力通信网络拥塞安全控制方法。通过电力通信网络的通道模型与路由监测协定,凭借波特间隔均衡法优化节点布局,结合自适应偏差补充调整反馈,均衡通道。针对储存空间、带宽容量、CPU处置功能等主要拥塞因素,分析数据密度估计值,并在带宽函数中加入邻域平均距离得到局部密度,推导出数据的局部离群点,通过调节离群点大小断定和控制电力通信网络。实验证明,所提方法能够精准检测出电力通信网络是否拥塞,及时调节通信数据,降低堵塞程度,保证信息可以安全传输。     

基于认知的多信道无线mesh网络路由协议研究

在多信道无线mesh网络中,路由选择与频谱可用性之间的相互依赖性很强,这就要求设计路由协议时要充分考虑信道的选择。传统的路由协议不能很好地适用于多信道无线mesh网络,因此提出了一种基于认知无线电的无线mesh网络路由协议,其中每个节点配置两个网络接口,路由选择与信道选择同时进行,通过冲突避免的设计,充分利用了多信道的优势。仿真结果表明,相对于传统路由协议,提出的路由协议能大大提高网络的吞吐量。     

基于RFID的无线传感器网络节能MAC技术

将无线射频识别(RFID)技术与无线传感器网络相融合，设计具有RFID读取功能的传感器节点。针对基于RFID的无线传感器网络，提出基于簇族结构的节能MAC协议——CSMAC协议。该协议具有节能和广播导向等特征，采用冲突减少机制来提高信道利用率，同时采用减少发送时间、减少监听时间、减少开关转换时间等功率优化机制，以提高网络能量效率。仿真试验表明，与传统MAC协议相比，CSMAC协议更能提高信道利用率和能量效率。     

MANET中有利于信道重用的按需信道分配和路由协议

从信道重用的角度出发,设计出一种简单而有效的按需固定信道分配机制和路由的协议(CA-AODV-R)。该协议将信道分配放到路由层进行,通过在路由发现时的RREQ和RREP中携带信道信息来分配固定信道,避免了MAC层动态信道分配协议(如DCA等)需要频繁地调用信道分配算法的问题。CA-AODV-R使用的固定信道分配算法为把数据信道按编号从小到大排列后按每3个划分为一个小组,同一条路由发现路径上的后继节点分配固定信道时优先在其前驱节点的固定信道所在小组内选择空闲信道。仿真结果表明,CA-AODV-R协议相对于单信道AODV能够大幅度提高网络吞吐量和分组投递率并降低网络的端到端时延。